termodinamica panosso 08

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 Exercícios de Física - Prof. Panosso 
Termodinâmica 
1) (UNICAMP)Um mol de gás ideal sofre transformação A→B→C 
indicada no diafragma pressão x volume da figura a seguir. 
a) qual é a temperatura do gás no 
estado A? 
b) qual é o trabalho realizado pelo 
gás na expansão A→B? 
c) qual é a temperatura pelo gás no 
estado C? 
Dado: R (constante dos gases) = 
0,082 atm.l/mol K ou 8,3J/mol K 
 
 
2) (IME – 01)Um balão esférico de raio 3 metros deve ser inflado 
com um gás ideal proveniente de um cilindro. Admitindo que o 
processo ocorra isotermicamente, que o balão esteja inicialmente 
vazio e que a pressão final do conjunto cilindro-balão seja a 
atmosférica, determine: 
a) o trabalho realizado contra a atmosfera durante o processo; 
b) o volume do cilindro. 
Dados: π = 3,1 
pressão atmosférica: 105 Pa 
pressão inicial do cilindro: 1,25 107 Pa 
 
3) Suponha que num motor a explosão o gás no cilindro se 
expanda 1,50 litros (1,50.10-3 m3) sob pressão de 5,00.10 5N/m2. 
Suponha também que, neste processo, são consumidos 0,20g de 
combustível cujo calor de combustão é 7,50.10 3cal/g. Adotando 
1,0cal = 4,0J, o rendimento deste motor, em porcentagem, é um 
valor mais próximo de 
a) 10 b) 13 c) 16 d) 20 e) 25 
 
4) (UFG) Um recipiente, em contato com uma fonte térmica, 
contém um gás ideal, confinado em seu interior devido à 
presença de um êmbolo que pode 
deslizar sem atrito, como mostra a figura 
a seguir. Calcule a quantidade de calor 
fornecida pela fonte, em um segundo, 
para que a temperatura do gás não se 
altere. Considere g = 10m/s2 e que 
êmbolo, de massa igual a 2kg, 
movimenta-se verticalmente para cima, 
com velocidade constante e igual a 
0,4m/s. 
 
5) Um mol de um gás ideal é aquecido, a pressão constante, 
passando da temperatura Ti = 300 K para a temperatura Tf = 350 
K. O trabalho realizado pelo gás durante esse processo é 
aproximadamente (o valor da constante universal dos gases é R 
= 8,31 J/(mol.K)) igual a: 
a) 104 J. b) 208 J. c) 312 J. d) 416 J. e) 520 J. 
 
6) Uma caixa cúbica metálica e hermeticamente fechada, de 4,0 
cm de aresta, contém gás ideal à temperatura de 300 K e à 
pressão de 1 atm. Qual a variação da força que atua em uma das 
paredes da caixa, em N, após o sistema ser aquecido para 330 K 
e estar em equilíbrio térmico? Despreze a dilatação térmica do 
metal. Use 1atm = 105 Pa. 
 
7) Um cilindro de 20 cm2 de seção reta contém um gás ideal 
comprimido em seu interior por um pistão móvel, de massa 
desprezível e sem atrito. O pistão repousa a uma altura h0 = 1,0 
m. A base do cilindro está em contato com um forno, de forma 
que a temperatura do gás permanece constante. Bolinhas de 
chumbo são lentamente depositadas sobre o pistão até que o 
mesmo atinja a altura h = 80 cm. Determine a massa de chumbo, 
em kg, que foi depositado sobre o pistão. Considere a pressão 
atmosférica igual a 1atm = 105 Pa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8) (VUNESP – 05)Um pistão com êmbolo móvel contém 2 mols 
de O‚ e recebe 581J de calor. O gás sofre uma expansão 
isobárica na qual seu volume aumentou de 1,66 litros, a uma 
pressão constante de 105 Pa. Considerando que nessas 
condições o gás se comporta como gás ideal, utilize R = 8,3 
J/mol.K e calcule 
a) a variação de energia interna do gás. 
b) a variação de temperatura do gás. 
 
9) Sem variar sua massa, um gás ideal sofre uma transformação 
a volume constante. É correto afirmar que 
a) a transformação é isotérmica. 
b) a transformação é isobárica. 
c) o gás não realiza trabalho. 
d) sua pressão diminuirá ,se a temperatura do gás aumentar. 
e) a variação de temperatura do gás será a mesma em qualquer 
escala termométrica. 
 
10) (UFRS -07) Em uma 
transformação termodinâmica 
sofrida por uma amostra de gás 
ideal, o volume e a temperatura 
absoluta variam como indica o 
gráfico a seguir, enquanto a 
pressão se mantém igual a 20 
N/m2. Sabendo-se que nessa 
transformação o gás absorve 250 
J de calor, pode-se afirmar que a 
variação de sua energia interna é 
de 
a) 100 J. b) 150 J. c) 250 J. d) 350 J. e) 400 J. 
 
11) (UFRJ – 05)Num dado recipiente contendo um líquido, é 
imerso um cilindro contendo gás ideal, confinado por um êmbolo 
móvel, conforme as figuras adiante. O recipiente está sobre uma 
fonte térmica e a base do recipiente é diatérmica, permitindo 
trocas de calor entre a fonte e o recipiente. As demais paredes do 
recipiente são adiabáticas e as paredes do cilindro que contém o 
gás são diatérmicas. A fonte térmica fornece 2000 J para o 
sistema formado pelo líquido e o gás, conforme figura (I) acima. 
Devido ao calor fornecido pela fonte térmica, a temperatura do 
líquido aumenta de 3K, consumindo 1500 J. Por outro lado, o gás 
realiza uma expansão com um aumento de volume de 8 m3, a 
uma pressão constante de 50 N/m2, como representado na figura 
(II) . 
 
 
 
 
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 Exercícios de Física - Prof. Panosso 
Termodinâmica 
 
a) Calcule o trabalho realizado pelo gás. 
b) Calcule a variação da energia interna do gás. 
c) Nesse processo, o que acontece com a energia cinética das 
partículas que compõem o gás: aumenta, diminui ou não muda? 
Justifique a sua resposta. 
 
12) (PUCRS – 05) Uma certa quantidade de ar contido num 
cilindro com pistão é comprimida adiabaticamente, realizando-se 
um trabalho de -1,5kJ. Portanto, os valores do calor trocado com 
o meio externo e da variação de energia interna do ar nessa 
compressão adiabática são, respectivamente, 
a) -1,5kJ e 1,5kJ. b) 0,0kJ e -1,5kJ. c) 0,0kJ e 1,5kJ. 
d) 1,5kJ e -1,5kJ. e) 1,5kJ e 0,0kJ. 
 
13) Um gás ideal sofre uma transformação: absorve 50cal de 
energia na forma de calor e expande-se realizando um trabalho 
de 300J. Considerando 1cal=4,2J, a variação da energia interna 
do gás é, em J, de 
a) 250 b) -250 c) 510 d) -90 e) 90 
 
14) Um cilindro de parede lateral adiabática tem sua base em 
contato com uma fonte térmica e é fechado por um êmbolo 
adiabático pesando 100N. O êmbolo pode deslizar sem atrito ao 
longo do cilindro, no interior do qual existe uma certa quantidade 
de gás ideal. O gás absorve uma quantidade de calor de 40J da 
fonte térmica e se expande lentamente, fazendo o êmbolo subir 
até atingir uma distância de 10cm acima da sua posição original. 
Nesse processo, a energia interna do gás 
a) diminui 50 J. 
b) diminui 30 J. 
c) não se modifica. 
d) aumenta 30 J. 
e) aumenta 50 J. 
 
15) (VUNESP) Certa quantidade de um gás é mantida sob 
pressão constante dentro de um cilindro, com o auxílio de um 
êmbolo pesado, que pode deslizar livremente. O peso do êmbolo 
mais o peso da coluna do ar acima dele é de 300N. Através de 
uma resistência elétrica de 5,0Ω, em contato térmico com o gás, 
se faz circular uma corrente elétrica de 0,10A durante 10min. 
a) Determine a quantidade de calor fornecida ao sistema. 
b) Desprezando as capacidades térmicas do cilindro, êmbolo e 
resistência, e sabendo que o êmbolo se eleva lentamente de 
0,030m durante o processo, determine a variação de energia 
interna do gás. 
 
 
16) (Vunesp – 08) Um recipiente contendo um certo gás tem seu 
volume aumentado graças ao trabalho de 1664 J realizado pelo 
gás. Neste processo, não houve troca de calor entre o gás, as 
paredes e o meio exterior. Considerando que o gás seja ideal, a 
energia de 1 mol desse gás e a sua temperatura obedecem à 
relação U = 20,8T, onde a temperatura T é medida em kelvins e a 
energia U em joules. Pode-se afirmar que nessa transformação a 
variação de temperatura de um mol desse gás, em kelvins, foi de 
a) 50. b) − 60. c) − 80. d) 100. e) 90.GABARITO: 
1) a) 293k, b) 6,1x102J, c) 293k; 2) a) 1,12x107J, 
b) 0,9m3; 3) b; 4) 8J; 5) d; 6) 16N; 7) 5 kg; 8) a) 
415J, b) 10k; 9) c; 10) b; 11) a) 400J, b) 100J, c) 
aumenta; 12) c; 13) d; 14) d; 15) a) 30J, b) 21J; 
16) a.